CN109441371B - 内旋式导管承载力加强装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种内旋式导管承载力加强装置及其使用方法，该内旋式导管承载力加强装置包括：加强机构，其具有加强本体及连接在所述加强本体下部的加强盘，沿所述加强本体的圆周方向间隔设有多个加强筋板，所述多个加强筋板与所述加强盘相连；其中，所述加强盘内沿其圆周方向间隔设有多个容置空间，各所述容置空间内分别设有一个能活动的扇形板，位于各所述容置空间处的所述加强盘上分别设有穿孔部，所述扇形板能封堵所述穿孔部；连接部，具有公扣端和母扣端，所述母扣端连接在所述加强本体的上端，所述公扣端连接在所述加强本体的下端。本发明能增大隔水导管或表层导管与海底土之间的作用面积，从而增加导管的承载能力，以保证现场勘探开发作业的安全与高效。

Description

内旋式导管承载力加强装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及海洋油气钻完井技术领域，尤其涉及一种内旋式导管承载力加强装置及其使用方法。

背景技术

随着国家加大油气勘探开发的力度，油气勘探的区域逐渐由陆地转向近海浅水区域及远海深水区域，而未来油气开发的区域重点也是海洋浅水及海洋深水区域。

对于海洋浅水区域的钻完井、生产作业，都离不开隔水导管的隔水及对水上防喷器(BOP)或采油/气树的支撑作用；而海洋深水区域的钻完井、生产作业，离不开表层导管对水下防喷器(BOP)或采油/气树的支撑作用。隔水导管或表层导管对上部防喷器(BOP)或采油/气树的承载力主要来自于导管外壁侧面与海底土之间及导管底端面与海底土之间的阻力，承载力的大小与导管与海底土之间的作用面积有关，导管入泥深度及或导管直径、壁厚越大则承载力也越大。

但是由于技术、成本限制的原因，常常无法将导管下入太深，导致导管在后续的作业过程中常常会因承载力不足出现急剧下沉的现象，致使钻完井、生产作业无法正常进行，同时造成大量的经济损失甚至是海洋生态环境污染。

所以隔水导管和表层导管的承载能力是海洋油气田钻完井、生产作业中的关键，影响着一口井的作业进度与成败。

发明内容

本发明的目的是提供一种内旋式导管承载力加强装置及其使用方法，用于增大隔水导管或表层导管与海底土之间的有效作用面积，从而增加导管的承载能力，以保证现场勘探开发作业的安全与高效。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种内旋式导管承载力加强装置，包括：

加强机构，其具有加强本体及连接在所述加强本体下部的加强盘，沿所述加强本体的圆周方向间隔设有多个加强筋板，所述多个加强筋板与所述加强盘相连；其中，所述加强盘内沿其圆周方向间隔设有多个容置空间，各所述容置空间内分别设有一个能活动的扇形板，位于各所述容置空间处的所述加强盘上分别设有穿孔部，所述扇形板能封堵所述穿孔部；

连接部，具有公扣端和母扣端，所述母扣端连接在所述加强本体的上端，所述公扣端连接在所述加强本体的下端。

在本发明的实施方式中，所述穿孔部包括沿所述加强盘的径向方向间隔设置的多个穿孔。

在本发明的实施方式中，沿所述加强盘的径向向外的方向，所述穿孔的直径依次增大。

在本发明的实施方式中，所述加强筋板包括上方筋板和下方筋板，所述上方筋板焊接连接在所述加强盘的上表面和所述母扣端上，所述下方筋板焊接连接在所述加强盘的下表面和所述公扣端上。

在本发明的实施方式中，所述上方筋板为呈直角梯形形状的平板。

在本发明的实施方式中，所述加强本体的内侧壁上开设有环凹槽，所述环凹槽内可转动地设置有圆环体，多个所述扇形板的内端连接在所述圆环体上。

在本发明的实施方式中，所述圆环体的内环壁上沿其圆周方向间隔设有多个键槽。

在本发明的实施方式中，所述容置空间的宽度为所述扇形板的宽度的2倍。

在本发明的实施方式中，所述加强本体的内壁上设有环形容置槽。

本发明还提供一种采用如上所述的内旋式导管承载力加强装置的使用方法，所述使用方法包括如下步骤：

步骤S1：将所述内旋式导管承载力加强装置坐放在置于转盘面上的导管的母扣上，并进行上扣作业；

步骤S2：对所述内旋式导管承载力加强装置的多个扇形板进行位置调整，确保各所述扇形板未封堵加强盘上的多个穿孔部；

步骤S3：起吊另一导管并将该另一导管的公扣坐放在所述内旋式导管承载力加强装置的母扣端内，并进行上扣作业；

步骤S4：下入所述内旋式导管承载力加强装置与导管串的组合结构，直至所述导管入泥深度达到设计深度为止；

步骤S5：向所述内旋式导管承载力加强装置内下入操作工具，对所述多个扇形板进行位置调整，以使所述多个扇形板能封堵住所述加强盘上的多个穿孔部。

本发明的内旋式导管承载力加强装置及其使用方法的特点及优点是：

1、该内旋式导管承载力加强装置位于导管的中部和/或尾部，其可多个同时间隔连接于导管之间，也可单独一个连接于导管之间，也即，该内旋式导管承载力加强装置可重复多次使用，也可以一个或多个同时使用，以最大程度上增加导管的承载力，同时不会出现装置下入困难的问题；本发明在使用时可以减小导管的入泥深度，节省作业时间与成本，其结构简单，成本低廉，方便使用，且操作方便、可靠性高。

2、通过使用内旋式导管承载力加强装置加大了管柱与海底土之间的有效作用面积，可以提高海洋浅水区域隔水导管以及海洋深水区域表层导管的承载能力，防止后期作业过程中，由于隔水导管或表层导管承载力不足引起隔水导管或表层导管下沉，导致井口失稳、钻完井作业无法正常进行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的内旋式导管承载力加强装置的主视图。

图2为本发明的内旋式导管承载力加强装置的俯视透视图。

图3为本发明的内旋式导管承载力加强装置的立体图。

图4为本发明的内旋式导管承载力加强装置的圆环体的俯视透视图。

附图标号说明：1、加强机构；11、加强本体；12、加强盘；121、容置空间；122、扇形板；123、穿孔部；1231、穿孔；13、加强筋板；131、上方筋板；132、下方筋板；14、环凹槽；15、圆环体；151、键槽；16、环形容置槽；2、连接部；21、公扣端；22、母扣端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施方式一

如图1至图3所示，本发明提供了一种内旋式导管承载力加强装置，包括加强机构1和连接部2，其中：加强机构1具有加强本体11及连接在所述加强本体11下部的加强盘12，沿所述加强本体11的圆周方向间隔设有多个加强筋板13，所述多个加强筋板13与所述加强盘12相连；其中，所述加强盘12内沿其圆周方向间隔设有多个容置空间121，各所述容置空间121内分别设有一个能活动的扇形板122，位于各所述容置空间121处的所述加强盘12上分别设有穿孔部123，所述扇形板122能封堵所述穿孔部123；连接部2具有公扣端21和母扣端22，所述母扣端22连接在所述加强本体11的上端，所述公扣端21连接在所述加强本体11的下端。

本发明为解决隔水导管或表层导管承载力不足导致井口下沉影响作业安全与时效的问题，设计了一种内旋式导管承载力加强装置，以增加隔水导管或表层导管与海底土之间的有效作用面积，从而增加导管的承载能力，以保证现场勘探开发作业的安全与高效。

具体是，连接部2具有公扣端21和母扣端22，母扣端22焊接连接在加强本体11的上端，其位于加强本体11的上端面中心，该母扣端22可与隔水导管或表层导管的公扣端通过螺纹密封连接；公扣端21焊接连接在加强本体11的下端，其位于加强本体11的下端面中心，该公扣端21可与隔水导管或表层导管的母扣端通过螺纹密封连接。该连接部2主要通过丝扣与导管(也即，隔水导管或表层导管)进行连接；在本发明的其它实施例中，该连接部2的公扣端21和母扣端22与加强本体11之间也可通过除焊接连接方式的其它方式进行固定密封连接，在此不做限制。

加强机构1是该内旋式导管承载力加强装置的主体，其具有大体呈圆柱筒形的加强本体11；加强盘12连接在加强本体11的下部外壁上，该加强盘12大体呈圆环形，其外径大于连接部2的外径，其内径与连接部2的内径一致。在本发明中，该加强盘12内沿其圆周方向间隔设有多个容置空间121，该容置空间121大体呈扇形形状。

在本发明中，沿加强盘12的圆周方向，在加强盘12的各容置空间121处分别设有多个穿孔部123，该穿孔部123与容置空间121相连通，且贯穿加强盘12的上下两端面，该些穿孔部123可有效减少本发明的内旋式导管承载力加强装置的下入阻力。

具体的，该穿孔部123包括沿加强盘12的径向方向间隔设置的多个穿孔1231，且该些穿孔1231沿加强盘12的径向向外的方向，各穿孔1231的直径依次增大，以保障加强盘12的整体强度。在本实施例中，在加强盘12的圆周方向间隔设有六个穿孔部123，各穿孔部123具有沿加强盘12的径向方向间隔布置的两个穿孔1231；当然，在其它的实施例中，在加强盘12的圆周方向可间隔设有四个、八个或其他数量的穿孔部123，且各穿孔部123沿加强盘12的径向方向可间隔布置一个、三个或更多个穿孔1231，在此不做限制。

进一步的，沿加强盘12的圆周方向，在加强盘12的各容置空间121内还分别设有一个扇形板122，该些扇形板122在外力的作用下可在容置空间121内旋转一定的角度，从而可以使该些扇形板122完全覆盖住加强盘12上的多个穿孔部123，扇形板122的数量与加强盘12周向上布置的多个穿孔部123的数量一致，在正常工作状态下，扇形板122处于加强盘12的容置空间121中，该容置空间121的高度与扇形板122的厚度一致，以确保扇形板122在容置空间121中不会发生意外运动，该容置空间121的宽度D大于扇形板122的宽度d，且该容置空间121的形状与扇形板122的形状大体一致，以确保扇形板122在正常情况下不会遮盖穿孔部123上的多个穿孔1231，保证本发明的内旋式导管承载力加强装置与土体之间的有效作用面积为最小状态，减小内旋式导管承载力加强装置下入阻力。在本实施例中，该容置空间121的宽度D为扇形板122的宽度d的2倍，且扇形板122的宽度d稍大于相应容置空间121处的各穿孔1231的直径。

为保证加强盘12具有一定的抗剪强度，在本发明中，假设所用的加强盘12的抗剪强度为M，穿孔1231的直径为d，该内旋式导管承载力加强装置上部的隔水导管或表层导管的重量为G，隔水导管或表层导管上部的承载重量为F，设加强盘12不发生剪切变形时的安全系数为k，则加强盘12的厚度t的计算公式如下：

在本发明的实施方式中，该加强本体11的内侧壁上开设有环凹槽14，该环凹槽14内可转动地设置有圆环体15，多个扇形板122的内端连接在圆环体15上。多个扇形板122的内端沿圆环体15的圆周方向等间隔地连接在圆环体15的外壁上，当圆环体15发生转动时会带动多个扇形板122同步运动。

进一步的，如图4所示，该圆环体15的内环壁上沿其圆周方向间隔设有多个键槽151。通过下入特定的井下工具，借助该些键槽151可旋转圆环体15，从而带动多个扇形板122旋转至完全覆盖至加强盘12上的多个穿孔部123。在本实施例中，该圆环体15的设计旋转角度约30度。

由于加强盘12内部除扇形板122活动范围的容置空间121外均为实心部分，因此一方面保证了加强盘12的强度，另一方面也对扇形板122的活动范围起到了限制的作用。

多个加强筋板13沿加强本体11的圆周方向间隔设置，在本发明中，该加强筋板13包括上方筋板131和下方筋板132；在本实施例中，该上方筋板131为呈直角梯形形状的平板，其焊接连接在加强盘12的上表面和母扣端22上，且两两相邻的上方筋板131之间设有一个容置空间121，该上方筋板131主要用于增强母扣端22与加强本体11之间的连接强度；该下方筋板132为呈长条状的杆体或呈直角梯形形状的平板，其焊接连接在加强盘12的下表面和公扣端21上，且两两相邻的下方筋板132之间设有一个容置空间121，该下方筋板132主要用于增大加强本体11对于下部土体的剪切作用，使得本发明的内旋式导管承载力加强装置与导管串组合后能更容易的下入，同时也加强了公扣端21与加强本体11之间的连接强度。该些加强筋板13的多个上方筋板131和多个下方筋板132在加强盘12的上下两端面上均呈均匀间隔分布。

在本发明的实施方式中，该加强本体11的内壁上设有环形容置槽16。该环形容置槽16形成在加强本体11与连接部2的公扣端21之间，且该环形容置槽16的轴线与加强本体11的轴线同轴设置，该环形容置槽16用于为下入至加强机构1内的操作工具提供空间。

该内旋式导管承载力加强装置的工作过程如下：

步骤S1：将内旋式导管承载力加强装置以连接部2的公扣端21在下、母扣端22在上的顺序坐放在置于转盘面上的导管(也即，隔水导管或表层导管)的母扣上，并进行上扣作业；

步骤S2：对内旋式导管承载力加强装置的扇形板122的位置进行调整，确保各扇形板122处于加强盘12的容置空间121内，且不会自由移动并覆盖住加强盘12上的多个穿孔部123；

步骤S3：对连接部2的母扣端22进行清洁及涂丝扣油，起吊新的一根导管(也即，隔水导管或表层导管)并将导管的公扣坐放在内旋式导管承载力加强装置的连接部2的母扣端22内，进行上扣作业；

步骤S4：下入内旋式导管承载力加强装置与导管串的组合结构，根据实际作业需要，可继续连接新的导管和/或新的内旋式导管承载力加强装置，直至导管入泥深度达到设计深度为止；

步骤S5：由导管顶端向内旋式导管承载力加强装置的内部下入操作工具，对多个扇形板122的位置进行调整，以确保扇形板122能够完全覆盖加强盘12上的多个穿孔部123。

本发明的内旋式导管承载力加强装置位于导管的中部和/或尾部，其可多个同时间隔连接于导管之间，也可单独一个连接于导管之间，也即，该内旋式导管承载力加强装置可重复多次使用，也可以一个或多个同时使用，以最大程度上增加导管的承载力，同时不会出现装置下入困难的问题；本发明在使用时可以减小导管的入泥深度，节省作业时间与成本，其结构简单，成本低廉，方便使用，且操作方便、可靠性高。

实施方式二

如图1至图4所示，本发明还提供一种采用如上所述的内旋式导管承载力加强装置的使用方法，所述使用方法包括如下步骤：

步骤S1：将所述内旋式导管承载力加强装置坐放在置于转盘面上的导管(也即，隔水导管或表层导管)的母扣上，并进行上扣作业；

步骤S2：对内旋式导管承载力加强装置的多个扇形板122进行位置调整，确保各所述扇形板122未封堵加强盘12上的多个穿孔部123；

步骤S3：起吊另一导管并将该另一导管的公扣坐放在所述内旋式导管承载力加强装置的母扣端22内，并进行上扣作业；

步骤S4：下入所述内旋式导管承载力加强装置与导管串的组合结构，直至所述导管入泥深度达到设计深度为止；

步骤S5：向所述内旋式导管承载力加强装置内下入操作工具，对所述多个扇形板122进行位置调整，以使所述多个扇形板122能封堵住所述加强盘12上的多个穿孔部123。

在步骤S1中，将内旋式导管承载力加强装置以连接部2的公扣端21在下、母扣端22在上的顺序坐放在置于转盘面上的导管(也即，隔水导管或表层导管)的母扣上，并进行上扣作业。

在进行步骤S3之前，对连接部2的母扣端22进行清洁及涂丝扣油的作业。

在步骤S4中，根据实际情况，可在内旋式导管承载力加强装置与导管串的组合结构上继续连接新的导管和/或新的内旋式导管承载力加强装置。

本发明在使用时可以减小导管的入泥深度，节省作业时间与成本，其结构简单，成本低廉，方便使用，且操作方便、可靠性高。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种内旋式导管承载力加强装置，其特征在于，包括：

加强机构，其具有加强本体及连接在所述加强本体下部的加强盘，沿所述加强本体的圆周方向间隔设有多个加强筋板，所述多个加强筋板与所述加强盘相连；其中，所述加强盘内沿其圆周方向间隔设有多个容置空间，各所述容置空间内分别设有一个能活动的扇形板，位于各所述容置空间处的所述加强盘上分别设有穿孔部，所述扇形板能封堵所述穿孔部；

连接部，具有公扣端和母扣端，所述母扣端连接在所述加强本体的上端，所述公扣端连接在所述加强本体的下端。

2.如权利要求1所述的内旋式导管承载力加强装置，其特征在于，所述穿孔部包括沿所述加强盘的径向方向间隔设置的多个穿孔。

3.如权利要求2所述的内旋式导管承载力加强装置，其特征在于，沿所述加强盘的径向向外的方向，所述穿孔的直径依次增大。

4.如权利要求1所述的内旋式导管承载力加强装置，其特征在于，所述加强筋板包括上方筋板和下方筋板，所述上方筋板焊接连接在所述加强盘的上表面和所述母扣端上，所述下方筋板焊接连接在所述加强盘的下表面和所述公扣端上。

5.如权利要求4所述的内旋式导管承载力加强装置，其特征在于，所述上方筋板为呈直角梯形形状的平板。

6.如权利要求1所述的内旋式导管承载力加强装置，其特征在于，所述加强本体的内侧壁上开设有环凹槽，所述环凹槽内可转动地设置有圆环体，多个所述扇形板的内端连接在所述圆环体上。

7.如权利要求6所述的内旋式导管承载力加强装置，其特征在于，所述圆环体的内环壁上沿其圆周方向间隔设有多个键槽。

8.如权利要求1所述的内旋式导管承载力加强装置，其特征在于，所述容置空间的宽度为所述扇形板的宽度的2倍。

9.如权利要求1所述的内旋式导管承载力加强装置，其特征在于，所述加强本体的内壁上设有环形容置槽。

10.一种采用如权利要求1～9中任一项所述的内旋式导管承载力加强装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括如下步骤：

步骤S1：将所述内旋式导管承载力加强装置坐放在置于转盘面上的导管的母扣上，并进行上扣作业；

步骤S2：对所述内旋式导管承载力加强装置的多个扇形板进行位置调整，确保各所述扇形板未封堵加强盘上的多个穿孔部；

步骤S3：起吊另一导管并将该另一导管的公扣坐放在所述内旋式导管承载力加强装置的母扣端内，并进行上扣作业；

步骤S4：下入所述内旋式导管承载力加强装置与导管串的组合结构，直至所述导管入泥深度达到设计深度为止；

步骤S5：向所述内旋式导管承载力加强装置内下入操作工具，对所述多个扇形板进行位置调整，以使所述多个扇形板能封堵住所述加强盘上的多个穿孔部。